초록 ▼

? 초음파 반응기 평가기법 개발
- 에너지 효율 측정법 : 열량측정법
- 정성적 에너지 분포평가 기법 : 초음파 화학적 음파발광법
- 정량적 에너지 분포평가 기법 : 프루브 이용법
- 초음파 화학적 반응의 정량화 : KI 측정법 ? 최적 반응기 구조 개발
- 다양한 형태의 반응기에 평가기법 적용
- 낮은 주파수 (35, 72 kHz)의 경우 조사 거리가 긴 형태로 초음파 반응기 설계가 가능하지만, 높은 주파수 (110, 170 kHz)의 경우 조사 거리를 매우 짧게 하거나 유입 에너지를 높은 상태로

? 초음파 반응기 평가기법 개발
- 에너지 효율 측정법 : 열량측정법
- 정성적 에너지 분포평가 기법 : 초음파 화학적 음파발광법
- 정량적 에너지 분포평가 기법 : 프루브 이용법
- 초음파 화학적 반응의 정량화 : KI 측정법 ? 최적 반응기 구조 개발
- 다양한 형태의 반응기에 평가기법 적용
- 낮은 주파수 (35, 72 kHz)의 경우 조사 거리가 긴 형태로 초음파 반응기 설계가 가능하지만, 높은 주파수 (110, 170 kHz)의 경우 조사 거리를 매우 짧게 하거나 유입 에너지를 높은 상태로 유지 해야함
- 유입에너지와 캐비테이션 에너지 사이의 상관관계 및 캐비테이션 에너지와 초음파 화학적 반응 (sonochemical efficiency) 사이의 상관관계 도출
? 주파수 최적화 연구
- 휘발성 등의 물리적 특성이 차이가 나는 세 종류의 염소계 오염물질에 대한 다양한 주파수 조건에서의 초음파 분해 연구 수행
- 분해속도는 세 종류의 오염물질 모두 다음과 같은 순서임 300 kHz > 1000 kHz > 35 kHz > 170 kHz
- 휘발성 (헨리 상수)이 높을수록 분해가 더 잘되는 것을 확인
- TOC 분해의 경우 오염물질 자체의 분해보다 매우 적게 일어나기 때문에 오존, 펜톤 산화 등의 타 고도산화처리 공정과의 조합이 필요함
- 오염물질의 분해 특성이 오염물질의 특성 및 주파수 등의 조건에 따라 달라질 수 있으므로 오염물질에 따라 주파수 및 유입 에너지 조건의 최적화가 필요함
? 반응기 내 액상 높이의 최적화 연구
- 초음파를 하단에서 윗방향으로 조사하는 경우 물/공기 계면이 완벽한 반사판 역할을 함
- 동일한 실험 조건에서 일정한 수위 이상에서 (일정 부피 이상에서) 초음파 화학적 반응이 극대화됨
- 유입 에너지의 증가와 초음파 화학 반응의 증진 사이의 관계가 선형적이지 않음
- 35, 72 kHz 등의 낮은 주파수가 수직 조사 시스템에서도 유리함
- 초음파 에너지의 감쇄 현상 확인 및 감쇄 계수 도출 ? 다중 주파수 적용 연구
- 유입되는 에너지가 열 에너지로 전환되는 비율이 주파수 조건마다 상이함
- 35 kHz의 단일 주파수 적용시 가장 높은 에너지 효율을 보임
- 기존 연구와는 다르게 이중 주파수 적용시 시너지 효과를 확인하지 못함

Abstract ▼

Optimization of the acoustic cavitation reactions in large-scale sonoreactors was conducted. In order to estimate the performance of various sonoreactors, four methods including calorimetry, sonochemiluminescence, probe mapping, and KI dosimetry was suggested. In horizontal irradiation system effici

Optimization of the acoustic cavitation reactions in large-scale sonoreactors was conducted. In order to estimate the performance of various sonoreactors, four methods including calorimetry, sonochemiluminescence, probe mapping, and KI dosimetry was suggested. In horizontal irradiation system efficiency and distribution of cavitation energy were analyzed for four frequencies (35, 72, 100, and 170 kHz) and attenuation coefficients and half-cavitation-energy distance were calculated using simple equation. Moreover, empirical equations for the relationship between consumed input energy and formed cavitation energy and the relationship between cavitation energy and sonochemical efficiency were suggested, respectively. To optimize the frequency condition for the removal aqueous organic pollutants, chlorobenzene, chloroform, and carbon tetrachloride, which had different physical and chemical characteristics and molecular structures, were tested. As a result, 300 kHz was decided as the optimum frequency. However it was thought that combination processes using ultrasound and other advanced oxidation processes simultaneously was required to degrade TOC (total organic carbon) efficiently. In vertical irradiation system, sonochemical reactions were significantly enhanced above a certain liquid level under same condition except the aqueous volume and attenuation coefficients and half-ultrasound-energy distance were calculated for original frequency and original and harmonics frequencies. In dual frequency applications, it was found that dual frequency conditions were not always better than single frequency conditions for the quantification of sonochemical reactions.

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 보고서 초록 ...2
• 국문 요약문 ...5
• 영문 요약문 ...6
• 목차 ...7
• 그림 목차 ...8
• 표 목차 ...9
• 제1장 서론 ...11
• 가. 연구개발의 중요성 및 필요성 ...11
• (1) 연구개발의 중요성 ...11
• (2) 연구개발의 필요성 ...13
• 나. 연구개발의 국내외 현황 ...15
• (1) 국내 현황 ...15
• (2) 해외 현황 ...15
• 다. 연구개발대상 기술의 차별성 ...16
• (1) 기존 연구 동향 ...16
• (2) 본 연구의 차별성 ...17
• 제2장 연구개발의 목표 및 내용 ...19
• 가. 연구의 최종목표 ...19
• 나. 연도별 연구개발의 목표 및 평가방법 ...20
• (1) 연도별 연구개발의 목표 및 내용 ...20
• (2) 연구결과의 평가방법 ...21
• 다. 연도별 추진체계 ...22
• 제3장 연구개발 결과 및 활용계획 ...23
• 가. 연구개발 결과 및 토의 ...23
• 나. 연구개발 결과 요약 ...100
• 다. 연도별 연구개발목표의 달성도 ...102
• 라. 연도별 연구성과 (논문.특허 등) ...103
• 마. 관련분야의 기술발전 기여도 ...104
• 바. 연구개발 결과의 활용계획 ...105
• (1) 설계 기초자료로의 활용 ...105
• (2) 고도산화처리공정에 대한 수업자료로의 활용 ...105
• (3) 산업 발전에의 기여 ...105
• 제4장 참고문헌 ...107